Генрих Герц: биография, научные открытия. Генрих Герц

Родился 22 февраля 1857 г. в семье адвоката, позже ставшего сенатором. Герцу было 14 лет, когда в результате победоносной франко-прусской войны образовалась Германская империя. Раздробленные немецкие государства объединились под эгидой Пруссии и создали милитари стское государство, дважды в истории XX столетия развязавшее мировую войну. Но в эпоху Герца в объединенной Германии интенсивно развивались промышленность, наука и техника. В Берлинском университете создал мировую научную школу, под его руководством был выстроен в 70-х годах XIX в. физический институт. Тогда же Вернер Сименс (1816-1892) интенсивно работал в области электротехники сильных токов. Сименс был организатором крупнейших электротехнических фирм «Сименс и Гальске», «Сименс и Шункерт». Он был вместе с Гельмгольцем одним из инициаторов создания физико-технического института, высшего метрологического учреждения Германии. Друг и родственник Сименса, был первым президентом этого института.

Рис. Г. Р. Герц

В среду этих лидеров немецкой науки и техники вошел и Герц. По окончании в 1875 г. гимназии Герц учился сначала в Дрезденском, а потом в Мюнхенском высшем техническом училище. Но скоро он понял, что его призвание- наука, и перешел в Берлинский университет, где изучал физику под руководством Гельмгольца.

Герц был любимым учеником Гельмгольца, и именно ему поручил проверить экспериментально теоретические выводы Максвелла. Герц начал свои знаменитые опыты, будучи профессором Высшей технической школы в Карлсруэ, и заканчивал их в Бонне, где был профессором экспериментальной физики.

Умер Герц 1 января 1894 г. Его учитель Гельмгольц, написавший некролог на своего ученика, скончался в том же году 8 сентября.

Гельмгольц в своем некрологе вспоминает начало научного пути Герца, когда он предложил ему тему для студенческой работы из области электродинамики, «будучи уверен, что Герц заинтересуется этим вопросом и успешно его разрешит». Таким образом Гельмгольц ввел Герца в ту область, в которой ему впоследствии пришлось сделать фундаментальные открытия и обессмертить себя. Характеризуя состояние электродинамики в время (лето 1879 г.), Гельмгольц писал: «…Область электродинамики превратилась в время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, - все это было вперемежку соединено между собой». Заметим, что эта характеристика относилась к 1879 г.- году смерти Максвелла. Герц родился как ученый именно в этот год. Нелестная характеристика электродинамики конца 70-х-начала 80-х годов XIX в. дается и Энгельсом в 1882 г. Энгельс отмечает «вездесущность электричества», проявляющегося при изучении самых различ ных процессов природы, растущее его применение в промышленности и указывает, что, несмотря на это, «оно является именно той формой движения, насчет существа которой царит еще величайшая неясность». «В учении… об электричестве,- продолжает Энгельс,- мы имеем перед собой хаотическую груду старых, ненадежных экспериментов, не получивших ни окончательного подтверждения, ни окончательного опровержения, какое-то неуверенное блуждание во мраке, не связанные друг с другом исследования и опыты многих отдельных ученых, атакующих неизвестную область вразброд, подобно орде кочевых наездников». Хотя Энгельс выражается более резко, чем Гельмгольц, их характеристики в основном совпадают: «бездорожная пустыня», «блуждание во мраке». Но Гельмгольц ни слова не говорит о Максвелле, а Энгельс отмечает «решительный прогресс» эфирных теорий электричества и «один бесспорный успех», имея в виду экспериментальное подтверждение Больцманом закона Максвелла n 2 = ε. «Таким образом,- резюмирует Энгельс,- специально максвелловская эфирная теория была подтверждена экспериментально». Но решающее подтверждение было еще впереди.

Рис . Опыт с вибратором Г ерца

Пока же молодому ученому в работах «Попытка определения верхней границы для кинетической энергии течения электричества (1880г.),докторской диссертации «Об индукции во вращающихся телах» (март 1880 г.).«Об отношении максвелловских электродинамических уравнений к противоположной электродинамике» (1884 г.) приходилось пробираться по «бездорожной пустыне», нащупывая мосты между соперничающими теориями. В работе 1884 г. Герц показывает, что максвелловcкая электродинамика обладает преимуществами по отношению к обычной, но считает не доказанным, что она единственно возможная. В дальнейшем Герц, однако, остановился на компромиссной теории Гельмгольца. Гельмгольц взял у Максвелла и Фарадея признание роли среды в электромагнитных процессах, но в отличие от Максвелла считал, что действие незамкнутых токов должно быть отлично от действия замкнутых токов. Действие замкнутых токов выводится из обеих теорий одинаково, в время как для незамкнутых токов, по Гельмгольцу, должны наблюдаться различные следствия из обеих теорий. «Для каждого, кто знал в то время действительное положение дел,-писал Гельмгольц,-было ясно, что полного понимания теории электромагнитных явлений можно будет достичь только путем точного исследования процессов, связанных с этими мгновенными незамкнутыми токами».

Рис. Опыт Герца

Этот вопрос изучал в лаборатории Гельмгольца Н. Н. Шиллер, посвятивший этому исследованию свою докторскую диссертацию «Диэлектрические свойства концов разомкнутых токов в диэлектриках» (1876 г.). Шиллер не обнаружил различия между замкнутыми и незамкнутыми токами, как это и должно было быть по теории Максвелла. Но, видимо, Гельмгольц не удовлетворился этим и предложил Герцу вновь заняться проверкой теории Максвелла и взяться за решение задачи, поставленной в 1879 г. Берлинской Академией наук: «показать экспериментально наличие какой-нибудь связи между электродинамическими силами и диэлектрической поляризацией диэлектриков». Подсчеты Герца показали, что ожидаемый эффект даже при наиболее благоприятных условиях будет слишком мал, и он «отказался от разработки задачи». Однако с этих пор он не переставал думать о возможных путях ее решения и его внимание «было обострено в отношении всего, что связано с электрическими колебаниями».

Действительно, при низких частотах эффект тока смещения, а именно в этом основное отличие теории Максвелла от теории дальнодействия, ничтожен, и Герц правильно уяснил, что для успеха решения задачи нужны высокочастотные электрические колебания. Что было известно об этих колебаниях?

В 1842 г. американский физик Дж. Генри, повторяя опыты Савара 1826 г., установил, что разряд лейденской банки «не представляется… единичным переносом электрического флюида с одной обкладки банки на другую» и что необходимо допустить «существование главного разряда в одном направлении, а затем несколько отраженных действий назад и вперед, каждое из которых является более слабым, «ли предыдущее, продолжающееся до тех пор, пока не наступит равновесие».

Гельмгольц в мемуаре «О сохранении силы» также констатирует, что разряд батареи лейденских банок следует представлять «не как простое движение электричества в одном направлении, а как движение его туда и обратно между обеими обкладками, как колебания, которые все более и более уменьшаются, пока вся их живая сила не уничтожается суммой сопротивлений».

В. в 1853 г. исследовал разряд проводника заданной емкости через проводник данной формы и сопротивления. Применяя к процессу разряда закон сохранения энергии он вывел уравнение разрядного процесса в следующем виде:

где q - количество электричества на разряжаемом проводнике в данный момент времени t , С - емкость проводника, Ʀ - гальваническое сопротивление разрядника, А - «постоянная, которую можно назвать электродинамической емкостью разрядника» и которую мы сейчас называем коэффициентом самоиндукции или индуктивностью. , анализируя решение этого уравнения при различных корнях характеристического уравнения, находит, что когда величина

имеет действительно значение

то peшение показывает, «что главный проводник теряет свой заряд, заряжается меньшим количеством электричества обратного знака, снова разряжается, опять оказывается заряженным еще меньшим количеством электричества обратного знака, снова разряжается, опять оказывается заряженным еще меньшим количеством электричества первоначального знака, и это явление повторяется бесконечное число раз, пока не установится равновесие». Циклическая частота этих затухающих колебаний

ω = 2π/T = α’

Таким образом, период колебаний можно представить формулой:

При малых значениях сопротивления получаем известную формулу Томсона:

Электромагнитные колебания были экспериментально исследованы В Феддерсе ном (1852-1918), который рассматривал изображение искрового разряда лейденской банки во вращающемся зеркале. Фотографируя эти изображения, Феддерсен установил, что «в электрической искре имеют место попеременно противоположные токи» и что время одного колебания «увеличивается в той мере, как возрастает корень квадратный из электризуемой поверхности», т. е. период колебаний пропорционален корню квадратному из емкости, как это и следует из формулы Томсона. Недаром , переиздавая в 1882 г. свою работу «О преходящих электрических токах», рассмотренную выше, снабдил ее примечанием, датированным 11 августа 1882 г.: «Теория колебательного электрического разряда, рассмотренная в этой статье 1853 года, приобрела вскоре интересную иллюстрацию в прекрасном фотографическом исследовании электрической искры, выполненном Феддерсеном». Далее указывает, что его теория «была подвергнута очень важному и замечательно выполненному экспериментальному исследованию в лаборатории Гельмгольца в Берлине», ссылаясь на работу Н. Н. Шиллера 1874 г, «Некоторые экспериментальные исследования электрических колебаний». отмечает, что среди других «замечательных результатов» этого исследования «были определены из измерений периодов наблюдаемых колебаний индуктивные емкости (т. е. диэлектрические проницаемости) некоторых твердых изолирующих веществ».

Таким образом, к началу исследований Герца электрические колебания были изучены и теоретически и экспериментально. Герц с его обостренным вниманием к этому вопросу, работая в высшей технической школе в Карлсруэ, нашел в физическом кабинете пару индукционных катушек, предназначавшихся для лекционных демонстраций. «Меня поразило,- писал он,- что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток». Экспериментируя с этими катушками, Герц пришел к идее своего первого опыта.

Экспериментальную установку и самые опыты Герц описал в опубликованной в 1887 г. статье «О весьма быстрых электрических колебаниях». Герц описывает здесь способ генерации колебаний, «приблизительно в сто раз быстрее наблюденных Феддерсеном». «Период этих колебаний,- пишет Герц,- определяе мый, конечно, лишь при помощи теории, измеряется стомиллионными долями секунды. Следовательно, в отношении продолжительности они занимают среднее место между звуковыми колебаниями весомых тел и световыми колебаниями эфира». Однако ни о каких электромагнитных волнах длиной порядка 3 м Герц в этой работе не говорит. Все, что он сделал, это сконструировал генератор и приемник электрических колебаний, изучая индукционное действие-колебательного контура генератора на колебательный контур приемника при максимальное расстоянии между ними 3 м.

Колебательный контур в окончательном опыте представлял собой проводники С и С’ , находящиеся на расстоянии 3 м друг от друга, соединенные медной проволокой, в середине которой находился разрядник индукционной катушки. Приемник представлял собой прямоугольный контур со сторонами 80 см и 120 см, с искровым промежутком в одной из коротких сторон. Индукционное действие генератора на приемник обнаруживалось слабой искоркой в этом промежутке.

Затем Герц сделал приемный контур в виде двух шаров диаметром 10 см, соединенных медной проволокой, в середине которой был искровой промежуток. Описывая результаты опыта, Герц заключал: «Я думаю, что здесь впервые было показано на опыте взаимодействие прямолинейных разомкнутых контуров, имеющее такое большое значение для теории». В самом деле, как мы знаем, именно разомкнутые цепи позволили сделать выбор между конкурирующими теориями. Однако Герц ни в этой первой работе, ни в трех последующих. о максвелловских электромагнитных волнах не говорит, он их еще не видит. Он говорит пока о «взаимодействии» проводников и рассчитывает это взаимодействие по теории дальнодействия. Проводники, с которыми здесь работает Герц, вошли в науку под названием «вибра тор» и «резонатор» Герца. Резонатором проводник называется потому, что наиболее сильно возбуждается колебаниями, резонирующими с его собственными колебаниями.

В следующей работе «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд», поступившей в «Протоколы Берлинской Академии наук» 9 июня 1887 г., Герц описывает важное явление, открытое им и получившее впоследствии название фотоэлектрического эффекта. Это замечательное открытие было сделано благодаря несовершенству герцевского метода детектирования колебаний: искры, возбуждаемые в приемнике, были настолько слабы, что Герц решил для облегчения наблюдения поместить приемник в темный футляр. Однако оказалось, что максимальная длина искры при этом значительно меньше, чем в открытом контуре. Удаляя последовательно стенки футляра, Герц заметил, что мешающее действие оказывает стенка, обращенная к искре генератора. Исследуя тщательно это явление, Герц установил причину, облегчающую искровой разряд приемника,- ультрафиолетовое свечение искры генератора. Таким образом, чисто случайно, как пишет сам Герц, был открыт важный факт, не имевший прямого отношения к цели исследования. Этот факт сразу же привлек внимание ряда исследователей, в том числе профессора Московского университета А. Г. Столетова, особенно тщательно исследовавшего новый эффект, названный им «актиноэлектрическим».

Альберт Абрахам Майкельсон Родился 19 декабря 1852 г. в польском городе Стрельно, принадлежащем тогда Германии. Ему не было двух лет, когда его...

Открытие Рентгена Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электричества через газы. Еще Фарадей серьезно занимался этими явлениями,...

За всю историю науки сделано немало открытий. Однако лишь с немногими из них нам приходится сталкиваться каждый день. Невозможно представить себе современную жизнь и без того, что сделал Герц Генрих Рудольф.

Этот немецкий физик стал основоположником динамики и доказал всему миру факт существования электромагнитных волн. Именно благодаря его исследованиям мы пользуемся телевидением и радио, которые прочно вошли в быт каждого человека.

Семья

Генрих Герц родился 22.02.1857 г. Его отец - Густав - по роду своей деятельности был адвокатом, после дослужившимся до сенатора города Гамбурга, в котором и проживала семья. Мать мальчика - Бетти Августа. Она была дочерью известного кельнского основателя банка. Стоит сказать о том, что это учреждение до сих пор функционирует в Германии. Генрих был первенцем Бетти и Густава. Позже в семье появилось еще три мальчика и одна девочка.

Школьные годы

В детстве Генрих Герц был слабым и болезненным мальчиком. Именно поэтому ему не нравились подвижные игры и физические упражнения. Но зато Генрих с огромным увлечением читал различные книги и занимался изучением иностранных языков. Все это способствовало тренировке памяти. Существуют интересные факты биографии будущего ученого, которые говорят о том, что мальчик сумел самостоятельно выучить арабский язык и санскрит.

Родители полагали, что их первенец непременно станет юристом, пойдя по стопам отца. Мальчика отдали в Гамбургское реальное училище. Там он должен был изучать юриспруденцию. Однако на одном из уровней обучения в училище стали проводиться занятия по физике. И с этого момента интересы Генриха коренным образом изменились. К счастью, его родители не настаивали на изучении юридического дела. Они позволили мальчику найти свое призвание в жизни и перевели его в гимназию. По выходным дням Генрих занимался в школе ремесел. Много времени мальчик проводил за чертежами, изучая столярное дело. Будучи школьником, он предпринял свои первые попытки создания приборов и аппаратов для изучения физических явлений. Все это свидетельствовало о том, что ребенок тянется к знаниям.

Студенческие годы

В 1875 г. Генрих Герц получил аттестат зрелости. Это дало ему право поступать в университет. В 1875 г. он уехал в Дрезден, где стал студентом высшего технического училища. На первых порах учеба в этом заведении нравилась юноше. Однако вскоре Генрих Герц осознал, что карьера инженера - это не его призвание. Юноша оставил училище и уехал в Мюнхен, где его приняли сразу на второй курс университета.

Путь в науку

Будучи студентом, Генрих стал стремиться к исследовательской деятельности. Но вскоре молодой человек понял, что получаемых в университете знаний для этого явно недостаточно. Именно поэтому, получив диплом, он поехал в Берлин. Здесь, в столице Германии, Генрих стал студентом университета и устроился работать ассистентом в лабораторию Германа Гельмгольца. Этот крупнейший физик того времени заметил талантливого молодого человека. Вскоре между ними установились хорошие взаимоотношения, позже перешедшие не только в тесную дружбу, но и в научное сотрудничество.

Получение докторской степени

Память о великом ученом

В 1892 году Герц перенес серьезную мигрень, после которой у него была диагностирована инфекция. Ученого несколько раз прооперировали, пытаясь избавить от недуга. Однако в возрасте тридцати шести лет Герц Генрих Рудольф скончался от заражения крови. До самых последних дней знаменитый физик работал над своим трудом «Принципы механики, изложенные в новой связи». В этой книге Герц пытался осмыслить свои открытия, наметив дальнейшие пути изучения

После смерти ученого данный труд был завершен и подготовлен к изданию Германом Гельмгольцем. В предисловии к этой книге он указал на то, что Герц являлся самым талантливым из его учеников, и что его открытия впоследствии определят развитие науки. Эти слова стали пророческими. Интерес к открытиям ученого появился у исследователей уже спустя несколько лет после его смерти. А в 20 веке на основе работ Герца стали развиваться практически все направления, которые принадлежат современной физике.

В 1925 г. за открытие законов о соударении электронов с атомом ученый был награжден Нобелевской премией. Получил ее племянник великого физика - Густав Людвиг Герц. В 1930 г. Международная Электротехническая комиссия приняла новую единицу системы измерения. Ею стал Герц (Гц). Это частота, соответствующая одному периоду колебаний в течение секунды.

В 1969 г. на территории Восточной Германии возвели мемориал им. Г. Герца. В 1987 г. была учреждена медаль Heinrich Hertz IEEE. Ее ежегодное вручение производится за выдающиеся достижения в области эксперимента и теории с использованием каких-либо волн. В честь Герца назвали даже лунный кратер, который находится позади восточного края небесного тела.

В 1896 году учёный Попов, изобретатель радио, осуществил передачу и прием первой в мире радиограммы. Текст её состоял из двух слов "Генрих Герц". Это было чествование немецкого физика, который внес огромный вклад в науку, экспериментально доказав существование электромагнитных волн. В истории науки не так много открытий, с которыми мы соприкасаемся ежедневно. Но без Генриха Герца современный мир выглядел бы совсем по-другому, потому что всё, предназначенное для коммуникации, основано на его изобретениях.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в семье почтенного адвоката. Мальчик рос слабым и болезненным, но благополучно пережил трудные для него первые годы жизни, и вырос веселым и здоровым, к радости родителей. Все вокруг пророчили ему потрясающую карьеру, если бы он выбрал идти по стопам отца. Генрих так и собирался сделать - поступил в Гамбургское реальное училище и собирался изучать юриспруденцию. Но его интересы изменилось, когда в училище начался курс физики. Родители не мешали сыну самостоятельно принять выбор и разрешили перейти из училища в гимназию, после которой он мог поступить в университет.

В 1875 Герц уехал в Дрезден поступил в высшее техническое училище. Сначала профессия инженера ему понравилась, однако позже он написал матери, что быть посредственным ученым для него предпочтительнее, чем быть посредственным инженером. Поэтому он ушел из училища и отправился в Мюнхен, где его сразу приняли на второй курс университета. Годы, проведенные в Мюнхене показали Генриху, что университетских знаний недостаточно, необходим был учёный, согласный стать его научным руководителем. Поэтому после окончания университета Герц отправился в Берлин и устроился ассистентом в лабораторию крупнейшего немецкого физика того времени Германа Гельмгольца.

Маститый учёный обратил внимание на талантливого юношу, у них установились хорошие отношения, которые вылились в крепкую дружбу и тесное научное сотрудничество. Под руководством Гельмгольца Герц на отлично защитил докторскую диссертацию по теме "Об индукции во вращающемся шаре". В какой-то момент Генрих начал сомневаться, что его опубликованные теоретические работы имеют ценность для него, как для учёного. Его все больше и больше привлекали эксперименты.

По протекции своего учителя, Герц получил место доцента в Киле, а через шесть лет стал профессором физики в Высшей технической школе в Карлсруэ. Там у Герца была оборудована научная лаборатория для экспериментов, которая давала ему полную творческую свободу и возможность заниматься теми вещами, к которым он чувствовал интерес.

Генрих Герц осознавал, что больше всего на свете его интересовали быстрые электрические колебания, над изучением которых он трудился еще в студенческие годы. Именно в Карлсруэ начался самый плодотворный научный период Герца, который, к сожалению, продлился недолго.

После своего доклада 13 декабря 1888 года в Берлинском университете Герц стал популярным и авторитетным учёным, а электромагнитные волны стали повсеместно называться "лучами Герца". В 1932 году в СССР, а затем в 1933 году на заседании Международной электротехнической комиссии была принята единица частоты "герц", вошедшая затем в международную систему СИ.

В 1892 году у Герца диагностировали инфекцию, его несколько раз прооперировали, но спасти так и не смогли, он умер в возрасте 36 лет в Бонне. Его похоронили на кладбище Ольсдорф. Его жена Элизабет Герц так и осталась вдовой. У супругов Герц было две дочери - Джоанна и Матильда. После прихода Гитлера к власти все трое эмигрировали в Англию. Несмотря на то, что Герц был протестантом и не считал евреем, его портрет нацисты сняли с почетного места на в городской ратуше Гамбурга, поскольку он "частично еврейского происхождения".

"Вечерняя Москва" вспомнила открытия Герца, без которых современный мир был бы совершенно другим.

Эксперименты с электромагнитными волнами

Электромагнитная теория английского физика Джеймса Максвелла 25 не находила признания в научном мире. Герцу потребовалось всего 2 года, чтобы подтвердить ее экспериментально. В своих опытах учёный смог воспроизвести с электромагнитными волнами все явления, типичные для любых волн: образование "тени" позади хорошо отражающих предметов (в данном случае - металлических), преломление в большой призме (сделанной из асфальта), образование стоячей волны в результате наложения падающей на металлический лист волны и волны, отраженной этим листом. Он не только доказал подобие электромагнитных и световых волн, но и сумел измерить их длину.

Вибратор и резонатор Герца

Английский физик Максвелл теоретически доказал, что испускать электромагнитные волны могут колеблющиеся заряженные частицы, а энергия образующейся при этом волны тем больше, чем больше частота колебаний. Заставить заряженные частицы колебаться было несложно - надо соединить конденсатор и катушку индуктивности, чтобы получить колебательный контур. Но как увеличить частоту колебания зарядов, чтобы энергия излучаемых волн стала выше?

Герц нашел решение - он раздвинул пластины конденсатора и уменьшил площадь пластин. В результате этих манипуляций он получил открытый колебательный контур или провод. Чтобы дополнительно увеличить частоту колебаний электронов внутри провода, Герц уменьшим число витков катушки.

Но теперь требовалось заставить электроны колебаться внутри получившегося отрезка проволоки. Генрих разрезал провод пополам, а концы присоединил к источнику высокого напряжения, чтобы между кусками провода возникали электрические искры.

Таким образом Герц изготовил вибратор (излучатель) и резонатор (приёмник) электромагнитных волн. Вибратор Герца выглядит как два медных прутика с насаженными на ближайших концах латунными шариками. Между ними зазор - искровой промежуток. К стержням подводился ток высокого напряжения, и в определенный момент между шариками возникала электрическая искра, делающая сопротивление его воздушного промежутка настолько маленьким, что в вибраторе возникали высокочастотные электромагнитные колебания. Поскольку вибратор представляет собой открытый колебательный контур, происходит излучение электромагнитных волн.

Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц придумал резонатор - проволочное незамкнутое кольцо, с такими же как у "передатчика" латунными шариками на концах и регулируемым расстоянием между ними. Приборы учёного удивляют простотой и кажущейся эффективностью. Изменяя размеры и положение резонатора, Герц настраивал его на частоту колебаний вибратора. Маленькие искры в резонаторе проскакивали в тот самый момент, когда появлялись разряды между шариками вибратора. Искры были очень слабые, поэтому наблюдать за ними приходилось в темноте.

В 1888 году, после серии трудоемких опытов Герц экспериментально доказал существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве.
Герц был первым человеком, который сознательно управлял электромагнитными волнами, но он не ставил перед собой задачи наладить беспроводную радиосвязь. Однако эксперименты Генриха, которые он подробно описал в своих научных статьях, заинтересовали физиков всего мира. многие ученые начали искать пути усовершенствования приемника и резонатора электромагнитных волн. Резонатор Герца был прибором не очень чувствительным, и мог улавливать испускаемые вибратором электромагнитные волны только в пределах комнаты. Но в итоге открытие учёного привело к изобретению радиотелеграфа, а потом и радио.

Фотоэффект

Чтобы лучше видеть искру во время эксперимента, Герц поместил приёмник в затемнённую коробку. При этом он заметил, что длина искры становится меньше. Тогда Герц провел серию экспериментов в этом направлении, в частности, он исследовал зависимость длины искры в случае, когда между передатчиком и приёмником помещается экран из различных материалов.

Герц нашёл, что электромагнитные волны проходили через одни виды материалов и отражались другими, что привело в будущем к появлению радаров. Кроме того, учёный заметил, что заряженный конденсатор теряет свой заряд гораздо быстрее при освещении его пластин ультрафиолетовым излучением. Новое открытие в физике было названо фотоэффектом, а теоретическое обоснование этому явлению дал Альберт Эйнштейн, получивший за это Нобелевскую премию в 1921 году.

(нем.Heinrich Rudolf Hertz) - немецкий физик, один из основоположников электродинамики. Экспериментально доказал существование электромагнитных волн и установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн. Придал уравнениям Максвелла симметричную форму. Открыл внешний фотоэффект. Построил механику, свободную от понятия силы. Опыты Герца сыграли существенную роль в становлении современной электродинамики.

Герц подтвердил выводы максвелловской теории о том, что скорость распространения электромагнитных волн в воздухе равна скорости света, установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн. Герц изучал также распространение магнитных волн в проводнике и указал способ измерения скорости их распространения.

Работы Герца по электродинамике сыграли огромную роль в развитии науки и техники. Его труды обусловили возникновение беспроволочного телеграфа, радио и телевидения.

В 1888 году Генрих Герц произвел опыты над распространением электромагнитных волн, давшие экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света, созданной Фарадеем и Максвелем. Согласно этой теории, электромагнитные волны по существу вполне однородны лучам света, они подчиняются тем же законам отражения, преломления и т. д., как и волны световые, и отличаются от последних только своей длиной (или числом колебаний в секунду). Опыты Герца явились тем зерном, из которого впоследствии вырос беспроволочный телеграф.

В истории науки не так много открытий, с которыми приходится соприкасаться каждый день. Но без того, что сделал Генрих Герц, современную жизнь представить уже невозможно, поскольку радио и телевидение являются необходимой частью нашего быта, а он сделал открытие именно в этой области.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 г. в семье адвоката. Мальчик был слабым и болезненным, но благополучно преодолел необычайно трудные для него первые годы жизни, и, к радости родителей, выровнялся, стал здоровым и жизнерадостным.

Все считали, что он пойдет по стопам отца. И действительно, Генрих поступил в Гамбургское реальное училище и собирался изучать юриспруденцию. Однако после того, как у них в училище начались занятия по физике, его интересы круто изменились.

К счастью, родители не мешали мальчику искать свое призвание и разрешили ему перейти в гимназию, окончив которую, он получал право поступления в университет. Получив аттестат зрелости. Герц уехал в 1875 году в Дрезден и поступил в высшее техническое училище. Вначале ему там понравилось, но постепенно юноша понял, что карьера инженера не для него.

1 ноября 1877 года он отправил родителям письмо, где были такие слова: "Раньше я часто говорил себе, что быть посредственным инженером для меня предпочтительнее, чем посредственным ученым. А теперь думаю, что Шиллер прав, сказав: "Кто трусит рисковать жизнью, тот не добьется в ней успеха". И эта излишняя моя осторожность была бы с моей стороны безумием".

Поэтому Герц ушел из училища и отправился в Мюнхен, где был принят сразу на второй курс университета. Проведенные в Мюнхене годы показали, что университетских знаний недостаточно; для самостоятельных научных занятий необходимо было найти ученого, который согласился бы стать его научным руководителем. Вот почему после окончания университета Герц отправился в Берлин, где устроился ассистентом в лаборатории крупнейшего немецкого физика того времени Германа Гельмгольца .

Гельмгольц вскоре заметил талантливого юношу, и между ними установились хорошие отношения, которые впоследствии перешли в тесную дружбу и одновременно в научное сотрудничество. Под руководством Гельмгольца Герц защитил диссертацию и стал признанным специалистом в своей области.

Начинающего ученого всецело захватила работа над обязательной для выпускника университета докторской диссертацией, которую он хотел закончить как можно скорее. 5 февраля 1880 года Генрих Герц был увенчан степенью доктора наук с редким в истории Берлинского университета, да еще у таких строгих профессоров, как Кирхгоф и Гельмгольц, предикатом - с отличием. Его дипломная работа "Об индукции во вращающемся шаре" была теоретической, и он продолжал заниматься теоретическими изысканиями в физическом институте при университете.

По рекомендации своего учителя в 1883 году Герц получил должность доцента в Киле, а через шесть лет стал профессором физики в Высшей технической школе в Карлсруэ. Здесь у Герца была своя собственная экспериментальная лаборатория, которая обеспечила ему свободу творчества, возможность заниматься тем, к чему он чувствовал интерес и признание.

Герц осознал, что больше всего на свете его интересует электричество, быстрые электрические колебания, над изучением которых он трудился еще в студенческие годы. Именно в Карлсруэ начался наиболее плодотворный период его научной деятельности, который, к сожалению, продолжался недолго.

К началу исследований Герца электрические колебания были изучены и теоретически и экспериментально. Герц с его обостренным вниманием к этому вопросу нашел в физическом кабинете пару индукционных катушек, предназначавшихся для лекционных демонстраций. "Меня поразило, -писал он, - что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и, более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток". Экспериментируя с этими катушками, Герц пришел к идее своего первого опыта.

Герц сконструировал генератор и приемник электрических колебаний, изучая индукционное действие колебательного контура генератора на колебательный контур приемника при максимальном расстоянии между ними три метра.

Ученый продолжал исследование в волновой зоне своего вибратора, поле которого он позже рассчитал теоретически. В ряде последующих работ он неопровержимо доказал существование электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. "Результаты опытов, поставленных мною над быстрыми электрическими колебаниями, - писал Герц в своей восьмой статье 1888 года, - показали мне, что теория Максвелла обладает преимуществом перед всеми другими теориями электродинамики".

Таким образом. Герц в процессе своих исследований окончательно и безоговорочно перешел на точку зрения Максвелла, придал удобную форму его уравнениям, дополнил теорию Максвелла теорией электромагнитного излучения. Герц получил экспериментально электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла, и показал их тождество с волнами света.

В 1889 году на 62-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей Герц прочитал доклад "О соотношении между светом и электричеством". Здесь он подводит итоги своих опытов в следующих словах: "Все эти опыты очень просты в принципе, но, тем не менее, они влекут за собой важнейшие следствия. Они рушат всякую теорию, которая считает, что электрические силы перепрыгивают пространство мгновенно. Они означают блестящую победу теории Максвелла... Насколько маловероятным казалось ранее ее воззрение на сущность света, настолько трудно теперь не разделить это воззрение". Опыты Герца вызвали огромный резонанс. Особое внимание привлекли опыты, описанные в работе "О лучах электрической силы".

В последние годы жизни Герц переехал в Бонн, где также возглавил кафедру физики в местном университете. Там он совершил еще одно крупнейшее открытие. В своей работе "О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд", поступившей в "Протоколы Берлинской Академии наук" 9 июня 1887 года, Герц описывает важное явление, открытое им и получившее впоследствии название фотоэлектрического эффекта.

Исследовать это явление детально Генрих Герц не успел, поскольку скоропостижно умер 1 января 1894 года. До последних дней жизни ученый работал над книгой "Принципы механики, изложенные в новой связи". В ней он стремился осмыслить собственные открытия и наметить дальнейшие пути исследования электрических явлений.

После безвременной смерти ученого этот труд закончил и подготовил к изданию Герман Гельмгольц. В предисловии к книге он назвал Герца самым талантливым из своих учеников и предсказал,что его открытия будут определять развитие науки на многие десятилетия вперед.

Как единица СИ Герц (Гц) была установлена в его честь Международной Электротехнической Комиссией в 1930 году для частоты, соответствующей одному периоду колебаний в секунду.

Медаль Генриха Герца (нем.Heinrich Hertz IEEE) учреждена в 1987 "за выдающиеся достижения в области теории или эксперимента, полученных с помощью каких-либо волн", и вручается ежегодно. В честь Герца назвали кратер, который находится на обратной стороне Луны.

Наставник Генриха Герца в свое время назвал ученика «любимцем богов». И это, в принципе, понятно. Ведь из трудов Герца возникли почти все направления современной физики. Он был одним из основоположников электродинамики. Но он не только занимался наукой. Он сочинял стихи, был отличным токарем… Увы, всю жизнь ему мешало слабое здоровье. Биография Генриха Герца будет поведана читателю в статье.

В семействе еврейских финансистов

Один из основоположников электродинамики появился на свет в конце зимы 1857-го в Гамбурге. Генрих Рудольф Герц рос и воспитывался в еврейском семействе. Все его предки в основном были финансистами и банкирами. Также они вовремя приняли лютеранство.

Прадед гениального физика в свое время вообще смог основать один из известных банков, который до сих пор функционирует.

Папа Герца работал адвокатом, а спустя время он стал сенатором. Мама же росла в семье армейского доктора.

Кроме маленького Генриха, у него были еще братья. Заметим, все они работали в финансовой сфере, как и глава семейства.

Прекрасный токарь

При рождении Генрих оказался очень слабым ребенком. И родители очень опасались за него, за его жизнь.

Генрих Рудольф Герц был прилежным, послушным и любознательным мальчиком. Также он обладал феноменальной памятью. Он великолепно учился, и в классе считался непревзойдённым по сообразительности учеником.

Юный Генрих Герц также с большим интересом изучал арабский язык и физику. Он любил читать, и больше всего предпочитал произведения Данте и Гомера. Собственно, он и сам пытался писать стихи.

После уроков, по воскресеньям, он начал посещать т. н. школу искусств и ремесел. Его преподаватели давали ему азы черчения и токарного дела. Один из наставников признался в свое время, что из Герца вышел бы прекрасный специалист в этом плане. Кстати, эти навыки более чем пригодились ему, когда он начал конструировать свои экспериментальные установки. Между прочим, его первые физические приборы были сделаны, когда он еще учился в школе.

Родители Генриха, конечно же, надеялись, что он пойдет по стопам отца. Они справедливо считали, что юриспруденция давала неплохой доход, да и всегда была в чести. Да и сам юноша готовился стать юристом.

Судьбоносное решение

Когда он получил аттестат зрелости, стал учиться в Дрездене и в Мюнхене. Его продолжала сильно привлекать техника. Генрих решил стать инженером. В этих учебных учреждениях он смог принять участие в постройке одного из немецких мостов.

В этот период немецкий физик оценивал свои способности скептически и сперва полагал, что занятия наукой - не его удел. Но потом он осознал, что и инженерная карьера его также не прельщает.

Когда началась специализация, Герц понял, что страсть к науке все-таки берет свое. Он не хотел стать узким специалистом и рвался к научной работе. Родители приняли это нелегкое решение сына и поддержали его. Весной 1978-го молодой Герц отправился в столицу Германии, где стал студентом физического отделения университета.

Первое признание

В университете его наставником был крупнейший физик той эпохи Фердинанд Гельмгольц. Он не мог не обратить внимания на этого толкового юношу. Он предложил ему решить довольно сложную задачу в области электродинамики. При этом он не сомневался, что талантливый студент не только будет заинтересован этим вопросом, но и с успехом разрешит его.

В те времена электродинамика, по сути, была пока еще непонятной для всех. Ученые пользовались весьма сомнительными теориями в этом плане. И никто еще не сформировал отчетливое представление о физической природе магнитного и электрического полей.

Гельмгольц дал своему студенту девять месяцев на разрешение задачи. Герц всегда предпочитал заниматься наукой в лабораториях, и поэтому взялся за решение поставленной задачи.

У молодого ученого проявились качества характера исследователя. Он был чересчур трудолюбив, упорен. Кроме того, он обладал искусством экспериментатора. Он сам начал изготавливать и отлаживать приборы.

В результате задача Гельмгольца была решена всего лишь за три месяца, а не за девять, как ранее предполагалось. Наставник не ошибся в способностях Генриха. Его ученик обладал совершенно необычным дарованием.

За работу Герцу вручили премию.

Докторская диссертация

После студенческих каникул, летом 1879-го, Герц предпринял попытки провести новые серии экспериментов. По сути, они были продолжением предыдущих. На тот момент он начал заниматься индукцией во вращающихся телах. Эту тему он взял в качестве диссертации на соискание звания доктора наук.

Генрих считал, что он смог завершить свою работу за пару месяцев, после чего защитит и сам проект. Напомним, ученый еще был студентом берлинского университета.

Талантливый физик трудился с воодушевлением и закончил исследования. Превосходное владение экспериментальным аппаратом Герцу все-таки удалось продемонстрировать. Работа на токарном станке в этом плане, несомненно, помогла.

Одним словом, он защитил диссертацию более чем успешно и стал доктором. Заметим, для тех времен это было редким явлением. Тем более - для студента.

Начало карьеры дипломированного специалиста

В 1880-м Герц получил университетский диплом. Первое время он, как профессиональный специалист, помогал своему наставнику и был ассистентом.

А чуть позже немецкий физик перебрался в Калсруэ, где стал профессором Высшей технической школы. Спустя шесть месяцев он решил жениться. Его супругой стала Элизабет Долль. Говорят, женитьба стала одной из важнейших причин окончания периода депрессии, которой, как выясняется, он страдал. Отныне его ничего не держало, и он с головой ушел в науку.

Известные приборы Герца

В Карлсруэ в распоряжении профессора Герца была физическая лаборатория с оборудованием. Теперь он уже мог перейти от голой теории к полноценной практике. Именно здесь ему удалось провести гениальные опыты, связанные с распространением электрической силы, которые были предложены физиком из Великобритании Максвеллом. Лишь немногие понимали, что грядет новая эра в науке - эпоха электричества и магнетизма.

В конце 80-х XIX столетия ученому удалось осуществить свои эксперименты. Они смогли доказать факт реальности электромагнитных волн.

В одном из лабораторных шкафов он увидел две индукционных катушки, и с завидной активностью начал экспериментировать с ними.

Конечно, для тех лет аппаратура, которой он пользовался, казалась чересчур элементарной. Но зато полученные им результаты оказались впечатляющими.

В ходе экспериментов ему удалось создать не только высокочастотный генератор, но и приёмник данных колебаний (резонатор).

Одним словом, он придумал и сконструировал свой известный всем излучатель электромагнитных волн - вибратор Герца или радиопередатчик Герца. На этом ученый не остановился. Также был создан и соответствующий радиоприёмник Герца.

Слава ученого

По завершении экспериментов он поделился результатами в своей работе под названием «О лучах электрической силы». Этот опус вышел в конце 1888-го.

Ученые были вынуждены согласиться, что факт существования электромагнитных волн теперь неопровержим. Таким образом, 1888-й стал годом открытия электромагнитных волн. И, соответственно, Герц подтвердил экспериментальным путем, что теория Максвелла абсолютно была верна.

Герц был настоящим триумфатором. В 1889-м европейские страны начали вручать ему награды. В академиях наук разных государств его избрали своим членом-корреспондентом. На родине его наградили престижным орденом.

Воплощение идей Герца

Но все-таки самым лучшим доказательством достоверности максвелловской теории были вовсе не эксперименты, а практика и реализация научных идей.

Так, практически через десятилетие после экспериментов Герца, электромагнитные волны начали применяться на практике.

Хотя сам ученый ровным счетом не видел значимости открытых им радиоволн. Он даже решил написать письмо членам палаты коммерции Дрездена. Он предложил прекратить заниматься исследованием этих волн. Он считал, что это занятие, по его словам, является абсолютно бесполезным.

Однако если Герц не видел смысла в использовании волн, то русский ученый Александр Попов более чем оценил открытие немецкого профессора. Ему удалось применить его для радиосвязи. По большому счету, он стал основателем современной радиофизики. И первые слова, которые были переданы по первой беспроволочной связи, были «Генрих Герц». Это произошло весной 1896-го, когда самого Герца уже не было на свете.

Последние годы жизни великого ученого

После триумфа Герцу предложили переехать в Бонн. Там он возглавил бы кафедру физики университета. Он принял предложение и стал там жить.

Однажды, экспериментируя, он был свидетелем, как появлялись искры в его экспериментальном аппарате. Эти результаты стали открытием совершенно нового явления. Его назвали «фотоэффект».

Между прочим, позднее последователь Герца, гениальный Альберт Эйнштейн смог теоретически обосновать данное явление. За это ему дали Нобелевскую премию. Это произошло в далеком 1921-м.

Кончина Генриха Рудольфа Герца

Напряжённая работа ученого не прошла безнаказанно для него. И в 1892-м, после длительной мигрени, ему поставили страшный диагноз. У него выявили заражение крови. Он ослеп, потом заболели зубы, уши, нос. Врачи пытались спасти гениального экспериментатора. Он пережил ряд операций, но все было тщетно. В первый день 1894-го его не стало. Оставшийся неоконченный труд дописал и издал наставник Герца - Герман Гельмгольц.

Наследники

Элизабет Герц, супруга гения, больше не вышла замуж.

Дочери изобретателя, Матильда и Джоанна, также не узнали прелести семейной жизни. Наследников у Герца не осталось.

Когда в стране к власти пришел Гитлер, дочери и мать эмигрировали на берега Туманного Альбиона.

Племянник Герца пошел по стопам своего знаменитого дяди. Он тоже занимался физикой и даже стал Нобелевским лауреатом. Он смог создать медицинский сонограф. Из этого прибора вышли все современные аппараты УЗИ.

Жизнь после смерти

Чтобы увековечить память о гениальном физике, была введена новая единица частоты. Она называется «Герц».

В 1987-м была учреждена соответствующая медаль. Каждый год ею награждают учеников - теоретиков и экспериментаторов.

Один из лунных кратеров и телерадиокоммуникационная башня в Германии названы именем Генриха Герца…